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JP2024081237A - Automated analyzer and mass sensor - Google Patents

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JP2024081237A
JP2024081237A JP2022194709A JP2022194709A JP2024081237A JP 2024081237 A JP2024081237 A JP 2024081237A JP 2022194709 A JP2022194709 A JP 2022194709A JP 2022194709 A JP2022194709 A JP 2022194709A JP 2024081237 A JP2024081237 A JP 2024081237A
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reaction vessel
mass sensor
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vibration plate
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JP2022194709A
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Japanese (ja)
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吉秀 中村
Yoshihide Nakamura
英嗣 田上
Eiji Tagami
樹 高倉
Tatsuki TAKAKURA
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi High Tech Corp
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Abstract

【課題】既定の分注量の検体及び試料を正確に分注して、分析結果の信頼性を確保する。【解決手段】この自動分析装置は、試薬を格納する試薬容器を保持する試薬保持部と、検体を格納する検体容器を保持する検体保持部と、前記試薬及び前記検体を反応容器に分注する分注機構と、前記反応容器の質量を測定する質量センサとを備える。前記質量センサは、固定部と、前記固定部に少なくとも一部が固定される振動板と、前記振動板に接合される圧電素子と、前記振動板に支持され測定対象の液体が吐出される前記反応容器を設置可能に構成された容器設置部とを備える。【選択図】図1[Problem] A predetermined amount of specimen and sample is accurately dispensed to ensure the reliability of analysis results. [Solution] This automatic analyzer includes a reagent holder that holds a reagent container that stores a reagent, a specimen holder that holds a specimen container that stores a specimen, a dispensing mechanism that dispenses the reagent and the specimen into a reaction vessel, and a mass sensor that measures the mass of the reaction vessel. The mass sensor includes a fixing part, a vibration plate at least a portion of which is fixed to the fixing part, a piezoelectric element bonded to the vibration plate, and a vessel installation part that is supported by the vibration plate and is configured to be able to install the reaction vessel into which the liquid to be measured is discharged. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、自動分析装置、及び質量センサに関する。 The present invention relates to an automatic analyzer and a mass sensor.

血液や尿などの体液成分に含まれる、タンパク質、脂質、糖、イオン、及びこれらを構成する各種成分などの、化学物質の濃度に対する定量的な測定が臨床で行われている。この測定に必要な工程(例えば検体試料の定量分取、試薬との混合、反応結果の判定、試薬に含まれる物質の変化の測定など)を自動化するための装置として自動分析装置が知られている。 Quantitative measurements of the concentrations of chemical substances, such as proteins, lipids, sugars, ions, and the various components that make up these substances, contained in body fluids such as blood and urine are performed in clinical practice. Automated analyzers are known as devices that automate the processes required for these measurements (e.g., quantitative separation of specimen samples, mixing with reagents, determining reaction results, measuring changes in substances contained in the reagents, etc.).

自動分析装置は、規定量の検体と試薬を反応容器内で反応させて、検体の吸光度や発光量を測定することで、検体の成分分析を行う。装置内には、検体と試薬を反応容器へ取り分けるための分注機構が搭載されている。分注機構は、既定量の検体と試薬を分注するよう構成されることが求められる。 Automated analyzers perform analysis of the components of samples by reacting a specified amount of sample and reagent in a reaction vessel and measuring the absorbance and luminescence of the sample. The device is equipped with a dispensing mechanism for dispensing the sample and reagent into the reaction vessel. The dispensing mechanism is required to be configured to dispense a specified amount of sample and reagent.

自動分析装置において一回の分注動作で分注される液体の質量は4~60mg程度と小さい。このため、分注された液体の質量を正確に計測することが難しい。分注機構に何らかの異常が生じ、既定の分注量が得られないまま分析が行われると、正しい分析結果が得られない。 In an automated analyzer, the mass of liquid dispensed in one dispensing operation is small, about 4 to 60 mg. This makes it difficult to accurately measure the mass of the dispensed liquid. If some kind of abnormality occurs in the dispensing mechanism and analysis is performed without obtaining the specified amount of dispensed liquid, the correct analysis results will not be obtained.

また、自動分析装置は、分注機構をはじめ、様々なモータや可動部を有しているため、振動による外乱が多いという問題がある。外乱振動を受けずに分注された検体及び試薬の正確な質量を測定するためには、除振台等を設置し、その除振台の上に電子天秤等を設けることも考えられる。しかし、除振台は大型のため、自動分析装置に除振台を設けることは自動分析装置の大型化を招くため現実的ではない。このような状況から、分析結果の信頼性を確保するために、検体及び試料を正確に分注して、分析結果の信頼性を確保した自動分析装置及び質量センサが求められている。 Furthermore, because automatic analyzers have a dispensing mechanism, various motors, and moving parts, there is a problem of frequent disturbance due to vibration. In order to measure the exact mass of dispensed specimens and reagents without being subjected to disturbance vibration, it is possible to install a vibration isolation table or the like and place an electronic balance or the like on the vibration isolation table. However, since vibration isolation tables are large, providing an automatic analyzer with a vibration isolation table would result in an increase in the size of the automatic analyzer, which is not realistic. In view of this situation, there is a demand for an automatic analyzer and mass sensor that can accurately dispense specimens and samples to ensure the reliability of analysis results.

特開2010-217048号公報JP 2010-217048 A

本発明は、既定の分注量の検体及び試料を正確に分注して、分析結果の信頼性を確保することができる自動分析装置、及び質量センサを提供するものである。 The present invention provides an automatic analyzer and a mass sensor that can accurately dispense a predetermined amount of specimen or sample to ensure the reliability of the analysis results.

本発明に係る自動分析装置は、試薬を格納する試薬容器を保持する試薬保持部と、検体を格納する検体容器を保持する検体保持部と、前記試薬及び前記検体を反応容器に分注する分注機構と、前記反応容器の質量を測定する質量センサとを備える。前記質量センサは、固定部と、前記固定部に少なくとも一部が固定される振動板と、前記振動板に接合される圧電素子と、前記振動板に支持され測定対象の液体が吐出される前記反応容器を設置可能に構成された容器設置部とを備える。 The automated analyzer according to the present invention includes a reagent holder that holds a reagent container that stores a reagent, a specimen holder that holds a specimen container that stores a specimen, a dispensing mechanism that dispenses the reagent and the specimen into a reaction vessel, and a mass sensor that measures the mass of the reaction vessel. The mass sensor includes a fixing section, a vibration plate at least a portion of which is fixed to the fixing section, a piezoelectric element bonded to the vibration plate, and a vessel installation section that is supported by the vibration plate and is configured to be capable of installing the reaction vessel into which the liquid to be measured is discharged.

本発明に係る質量センサは、反応容器内に吐出された液体の質量を測定する質量センサであって、固定部と、前記固定部に少なくとも一部が固定される振動板と、前記振動板に接合される圧電素子と、前記振動板に支持され試薬及び検体が吐出される反応容器を設置可能に構成された容器設置部とを備えたことを特徴とする。 The mass sensor according to the present invention is a mass sensor that measures the mass of a liquid dispensed into a reaction vessel, and is characterized by comprising a fixing part, a vibration plate at least a portion of which is fixed to the fixing part, a piezoelectric element bonded to the vibration plate, and a vessel installation part that is supported by the vibration plate and is configured to be capable of installing a reaction vessel into which a reagent and a sample are dispensed.

本発明によれば、既定の分注量の検体及び試料を正確に分注して、分析結果の信頼性を確保することができる自動分析装置、及び質量センサを提供することができる。 The present invention provides an automatic analyzer and mass sensor that can accurately dispense a predetermined amount of specimen or sample to ensure the reliability of the analysis results.

第1の実施形態に係る自動分析装置1の全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of an automatic analyzer 1 according to a first embodiment. 質量センサ2の構成の詳細を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the details of the configuration of the mass sensor 2. 質量センサ2の動作を説明するグラフである。4 is a graph illustrating the operation of the mass sensor 2. 第1の実施形態に係る自動分析装置1の動作を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating the operation of the automatic analyzer 1 according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る自動分析装置1の動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the operation of an automatic analyzer 1 according to a second embodiment.

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号又は対応する番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the attached drawings, functionally identical elements may be indicated by the same or corresponding numbers. Note that the attached drawings show embodiments and implementation examples according to the principles of the present disclosure, but these are for understanding the present disclosure and are in no way used to interpret the present disclosure in a restrictive manner. The descriptions in this specification are merely typical examples and do not limit the scope or application examples of the present disclosure in any sense.

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。 In this embodiment, the disclosure is described in sufficient detail for a person skilled in the art to implement the disclosure, but it should be understood that other implementations and forms are possible, and that changes to the configuration and structure and substitutions of various elements are possible without departing from the scope and spirit of the technical ideas of the disclosure. Therefore, the following description should not be interpreted as being limited to this.

[第1の実施形態]
図1を参照して、第1の実施の形態の自動分析装置1の全体構成を説明する。この自動分析装置1は、一例として、試薬ディスク(試薬保持部)102、検体ディスク(検体保持部)104、インキュベータ106、反応容器トレイ107、グリッパ108、検出ユニット109、反応容器廃棄口110、分注機構111、及び質量センサ2、洗浄槽117から大略構成される。
[First embodiment]
The overall configuration of an automatic analyzer 1 according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1. The automatic analyzer 1 is roughly composed of a reagent disk (reagent holder) 102, a specimen disk (specimen holder) 104, an incubator 106, a reaction vessel tray 107, a gripper 108, a detection unit 109, a reaction vessel disposal port 110, a dispensing mechanism 111, a mass sensor 2, and a washing tank 117, as an example.

試薬ディスク102は、分析に使用する試薬を格納した試薬容器101を保持する試薬保持部である。検体ディスク104は、検査対象としての検体を格納した検体容器103を保持する検体保持部である。試薬ディスク102、及び検体ディスク104は、それぞれ移動機構102a、104aにより、移動可能に(例えば回転軸を中心に回転可能に)構成される。試薬ディスク102及び検体ディスク104が移動することにより、分注機構111が試薬容器101及び検体容器103にアクセスし、試薬及び検体(液体)を吸引することができる。また、分注機構111は、吸引後、質量センサ2の吐出位置112に配置された反応容器105にアクセスし、吸引した液体を吐出することができる。 The reagent disk 102 is a reagent holding section that holds a reagent container 101 that contains a reagent to be used in analysis. The specimen disk 104 is a specimen holding section that holds a specimen container 103 that contains a specimen to be tested. The reagent disk 102 and the specimen disk 104 are configured to be movable (for example, rotatable around a rotation axis) by moving mechanisms 102a and 104a, respectively. By moving the reagent disk 102 and the specimen disk 104, the dispensing mechanism 111 can access the reagent container 101 and the specimen container 103 and aspirate the reagent and specimen (liquid). After aspirating, the dispensing mechanism 111 can access the reaction container 105 arranged at the ejection position 112 of the mass sensor 2 and eject the aspirated liquid.

インキュベータ106は、試薬及び検体を注入された反応容器105を一定温度に温度調整された環境下にて反応を促進する機能を有する。反応容器トレイ107は、未使用の反応容器105を保持する。グリッパ108は、反応容器105を把持して質量センサ2、検出ユニット109、反応容器廃棄口110等に搬送する機能を有する。検出ユニット109は、インキュベータ106において所定の反応時間を経た反応容器105を受領し、検体の分析を実行する。反応容器廃棄口110は、分析が終了した後の使用済の反応容器105を廃棄するための廃棄部を構成する。洗浄槽117は分注機構111を洗浄することができる。洗浄により、異なる液体を分注する際の成分の持越しを防ぐことができる。 The incubator 106 has a function of promoting the reaction of the reaction vessels 105, which have been injected with reagents and samples, in an environment where the temperature is controlled to a constant temperature. The reaction vessel tray 107 holds unused reaction vessels 105. The gripper 108 has a function of gripping the reaction vessels 105 and transporting them to the mass sensor 2, the detection unit 109, the reaction vessel disposal port 110, etc. The detection unit 109 receives the reaction vessels 105 that have undergone a predetermined reaction time in the incubator 106 and performs analysis of the sample. The reaction vessel disposal port 110 constitutes a disposal section for disposing of the used reaction vessels 105 after the analysis is completed. The washing tank 117 can wash the dispensing mechanism 111. Washing can prevent components from being carried over when dispensing different liquids.

質量センサ2は、吐出位置112に配置された反応容器105の内部に吐出される液体の質量を測定する測定部である。図2は、質量センサ2の構成の詳細を示す斜視図である。この質量センサ2は、一例として、圧電素子202、振動板203、固定部204、容器設置部205、制御部206を備えて構成される。 The mass sensor 2 is a measurement unit that measures the mass of the liquid discharged into the reaction vessel 105 disposed at the discharge position 112. FIG. 2 is a perspective view showing the details of the configuration of the mass sensor 2. As an example, the mass sensor 2 is configured to include a piezoelectric element 202, a vibration plate 203, a fixing unit 204, a vessel installation unit 205, and a control unit 206.

圧電素子202は、図2に示すように、一例として円板状に構成された振動板203の片面又は両面に、振動板203と同心の位置で接合され得る。圧電素子202は、厚み方向に分極されており、両面に形成した電極に交流電圧を印加すると、圧電素子202の伸縮によって、振動板203に円板の中心位置を腹とした、たわみ振動を発生させることが可能である。なお、振動板203は、例えばアルミニウムやチタンなどの金属材料により構成することができる。 As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 202 can be bonded to one or both sides of the vibration plate 203, which is formed in a circular plate shape as an example, at a position concentric with the vibration plate 203. The piezoelectric element 202 is polarized in the thickness direction, and when an AC voltage is applied to the electrodes formed on both sides, the expansion and contraction of the piezoelectric element 202 can generate a bending vibration in the vibration plate 203 with the center position of the disk as the antinode. The vibration plate 203 can be made of a metal material such as aluminum or titanium.

固定部204は、質量センサ2の基礎部分を構成し、例えば図2に示すように、上固定部材と下固定部材を有し、上下の固定部材により振動板203の外周部分を上下から挟み込むことで振動板203を固定可能とされている。すなわち、振動板203は、固定部204を固定端とした振動を得られるよう構成されている。振動板203の外周部分は、全周に亘って固定部204に固定される必要はなく、振動板203の振動が得られる限りにおいて少なくとも一部が固定されていればよい。 The fixing part 204 constitutes the base part of the mass sensor 2, and has an upper fixing member and a lower fixing member as shown in FIG. 2, for example, and the upper and lower fixing members sandwich the outer peripheral part of the diaphragm 203 from above and below, thereby making it possible to fix the diaphragm 203. In other words, the diaphragm 203 is configured to obtain vibration with the fixing part 204 as the fixed end. The outer peripheral part of the diaphragm 203 does not need to be fixed to the fixing part 204 along the entire circumference, and it is sufficient that at least a portion of it is fixed as long as vibration of the diaphragm 203 can be obtained.

容器設置部205は、反応容器105を設置可能に構成されており、具体的には、その内部に反応容器105が収容可能な収容部を備え、振動板203の略中央に固定される。換言すれば、容器設置部205は、圧電素子202と振動板203を貼り合わせて構成されるたわみ振動子の略中央に設置される。容器設置部205は、振動板203のたわみ振動と共に振動可能なよう、振動板203上に設置される。容器設置部205は、圧電素子202に所定周波数の交流電圧を印加した際に振動板203の振動振幅がほぼ最大となる位置に固定されるのが好適である。 The container mounting section 205 is configured to be able to mount the reaction container 105, and specifically, has a housing section capable of housing the reaction container 105 therein, and is fixed to approximately the center of the vibration plate 203. In other words, the container mounting section 205 is installed approximately in the center of a flexural vibrator formed by bonding the piezoelectric element 202 and the vibration plate 203 together. The container mounting section 205 is installed on the vibration plate 203 so that it can vibrate together with the flexural vibration of the vibration plate 203. It is preferable that the container mounting section 205 is fixed to a position where the vibration amplitude of the vibration plate 203 is approximately maximum when an AC voltage of a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element 202.

圧電素子202の電極には制御部206が接続される。制御部206は、圧電素子202に交流電圧を供給する電源部として機能するとともに、圧電素子202、振動板203、容器設置部205、反応容器105で構成された共振部207の共振周波数fを検出する検出部、及びその検出された共振周波数に基づいて反応容器105の質量を算出する質量算出部を構成する。分注の前後での共振周波数の変化量の絶対値|Δf|を検出することにより、吐出の前後での質量の変化Δm、すなわち吐出された液体の質量を測定することができる(図3参照)。 A control unit 206 is connected to the electrodes of the piezoelectric element 202. The control unit 206 functions as a power supply unit that supplies AC voltage to the piezoelectric element 202, and also constitutes a detection unit that detects the resonance frequency f of the resonance unit 207 composed of the piezoelectric element 202, the vibration plate 203, the container installation unit 205, and the reaction container 105, and a mass calculation unit that calculates the mass of the reaction container 105 based on the detected resonance frequency. By detecting the absolute value |Δf| of the amount of change in the resonance frequency before and after dispensing, the change in mass Δm before and after dispensing, i.e., the mass of the dispensed liquid, can be measured (see FIG. 3).

共振部207が特定の振動モードの共振周波数付近で振動しているとき、振動系は1自由度のバネ、マスダンパ系に近似できる。このとき、振動系に調和励振力Fを加えたときに振動速度vが最大となる共振周波数frは下記の[数1]で表される。ここで、k、mはそれぞれ、振動系の等価ばね定数、等価質量である。 When the resonating part 207 vibrates near the resonant frequency of a specific vibration mode, the vibration system can be approximated as a one-degree-of-freedom spring/mass damper system. In this case, the resonant frequency fr at which the vibration velocity v becomes maximum when a harmonic excitation force F is applied to the vibration system is expressed by the following [Equation 1]. Here, k and m are the equivalent spring constant and equivalent mass of the vibration system, respectively.

Figure 2024081237000002
Figure 2024081237000002

反応容器105に液体が吐出されて、振動系の質量がΔm(分注質量)だけ変化したとき、共振周波数frの変化量Δfは、分注質量Δmが振動系全体の質量mに比べて十分に小さいとき、数式2で表される。分注前と分注後の共振周波数の差分Δfは、分注質量Δmに比例するため、変化量Δfに基づいて分注質量Δmを算出することができる。反応容器105は製造ばらつきのため、質量にばらつきがある。反応容器105の質量ばらつきは、分注質量に対して無視できないほど大きい。分注前後の共振周波数の差分Δfを用いることで、反応容器105の質量ばらつきの影響を低減して分注質量Δmを算出することができる。 When liquid is dispensed into the reaction vessel 105 and the mass of the vibration system changes by Δm (dispensed mass), the change Δf in the resonance frequency fr is expressed by Equation 2 when the dispensed mass Δm is sufficiently small compared to the mass m of the entire vibration system. Since the difference Δf in the resonance frequency before and after dispensing is proportional to the dispensed mass Δm, the dispensed mass Δm can be calculated based on the change Δf. The reaction vessel 105 has a variation in mass due to manufacturing variation. The mass variation of the reaction vessel 105 is too large compared to the dispensed mass to be ignored. By using the difference Δf in the resonance frequency before and after dispensing, the effect of the mass variation of the reaction vessel 105 can be reduced and the dispensed mass Δm can be calculated.

Figure 2024081237000003
Figure 2024081237000003

質量センサ2が分注量の測定に利用する共振周波数frは、自動分析装置1の動作による外乱振動の影響を避けるために1kHz以上が望ましく、また、反応容器105の変形を無視できる振動数として、反応容器105の1次固有振動数である6kHz以下が望ましい。振動板203、圧電素子202を円板形状とし、振動板203の外周部を固定したたわみ振動を利用することで、自動分析装置に搭載可能な小型、軽量な構成で、共振部の共振周波数を1kHz~6kHzとすることができる。 The resonant frequency fr used by the mass sensor 2 to measure the dispensed amount is preferably 1 kHz or higher to avoid the effects of disturbance vibrations caused by the operation of the automatic analyzer 1, and is preferably 6 kHz or lower, which is the primary natural frequency of the reaction vessel 105, as a frequency at which deformation of the reaction vessel 105 can be ignored. By making the vibration plate 203 and the piezoelectric element 202 into a disk shape and using flexural vibration with the outer periphery of the vibration plate 203 fixed, it is possible to achieve a resonant frequency of 1 kHz to 6 kHz in a small, lightweight configuration that can be mounted on an automatic analyzer.

反応容器105は、グリッパ108によって容器設置部205に設置(装着)され、また容器設置部205から除去(離脱)される。反応容器105の着脱の際には、分注質量による負荷に比べてはるかに大きな外力が質量センサ2に付加される。振動板203の外周部を固定部204で支持することで、反応容器105の着脱による負荷が外周部全体に分散されるため、振動板203や圧電素子が外力によって破損することを防ぐ効果がある。 The reaction vessel 105 is installed (mounted) in the vessel installation section 205 by the gripper 108, and is removed (detached) from the vessel installation section 205. When the reaction vessel 105 is attached or detached, an external force much larger than the load due to the dispensed mass is applied to the mass sensor 2. By supporting the outer periphery of the vibration plate 203 with the fixing section 204, the load due to the attachment or detachment of the reaction vessel 105 is distributed to the entire outer periphery, which has the effect of preventing the vibration plate 203 and the piezoelectric element from being damaged by the external force.

前述のように、吐出位置112に配置される反応容器105に対し、分注機構111の異常動作によって規定の液量が吐出位置112の反応容器105に分注されなかった場合、質量センサ2は分注量の異常を検出することができる。具体的には、既定の吐出量と、制御部206で演算された吐出量との比較の結果に従い、制御部206が分注量が正常であるか否かを判定することができる。 As described above, when the specified amount of liquid is not dispensed to the reaction vessel 105 at the dispensing position 112 due to an abnormal operation of the dispensing mechanism 111, the mass sensor 2 can detect an abnormality in the dispensed amount. Specifically, the control unit 206 can determine whether the dispensed amount is normal or not based on the result of a comparison between the default dispensed amount and the dispensed amount calculated by the control unit 206.

図4のフローチャートを参照して、第1の実施の形態の自動分析装置1における、反応容器105へ分注された液体の質量の測定動作を説明する。自動分析装置1による自動分析が実行される場合には、まず、空の反応容器105が質量センサ2の容器設置部205に設置される(ステップS301)。そして、その空の反応容器105が設置された状態において、質量センサ2において共振周波数f1が測定される(ステップS302)。 The operation of measuring the mass of liquid dispensed into the reaction vessel 105 in the automatic analyzer 1 of the first embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. 4. When automatic analysis is performed by the automatic analyzer 1, first, an empty reaction vessel 105 is placed in the vessel placement section 205 of the mass sensor 2 (step S301). Then, with the empty reaction vessel 105 placed, the resonant frequency f1 is measured in the mass sensor 2 (step S302).

続いて、当該反応容器105に対し、検体及び試薬(液体)が吐出され(ステップS303)、その後、当該吐出後の反応容器105について、質量センサ2において共振周波数f2が測定される(ステップS304)。そして、計測された共振周波数f1とf2に基づいて、ステップS303で吐出された液体の質量(Δm)が算出される(ステップS305)。算出された質量と、既定の吐出量との間の差が閾値を超えている場合には、制御部206は吐出量が異常であると判定し、その旨を図示しないディスプレイ等に表示することにより、オペレータに報知することができる。 Then, the specimen and reagent (liquid) are discharged into the reaction vessel 105 (step S303), and then the resonant frequency f2 of the reaction vessel 105 after the discharge is measured by the mass sensor 2 (step S304). Then, based on the measured resonant frequencies f1 and f2, the mass (Δm) of the liquid discharged in step S303 is calculated (step S305). If the difference between the calculated mass and the default discharge amount exceeds a threshold value, the control unit 206 determines that the discharge amount is abnormal, and can notify the operator by displaying this fact on a display (not shown) or the like.

このように、第1の実施の形態の自動分析装置1は、液体の反応容器への吐出前の時点の共振部の第1の共振周波数と、液体の吐出後の時点の共振部の第2の共振周波数に基づいて、反応容器105内に吐出された液体の質量を算出する。質量センサ2は、固定部204と、固定部204に少なくとも一部が固定される振動板203と、振動板203に接合される圧電素子202と、振動板203に支持され反応容器105を設置可能に構成された容器設置部205とを備えている。反応容器105に分注された液体の質量により、圧電素子202、振動板203、容器設置部205、反応容器105で構成された共振部207の共振周波数fが変化するので、制御部206は、この共振周波数fの変化を検知することで、分注された液体の質量を検知し、異常を検知することができる。このような構成を有していることにより、反応容器105に製造ばらつきがあったとしても、それに影響されずに吐出された液体の質量を正確に計測することが可能になる。 In this way, the automated analyzer 1 of the first embodiment calculates the mass of the liquid dispensed into the reaction vessel 105 based on the first resonance frequency of the resonance unit before the liquid is dispensed into the reaction vessel and the second resonance frequency of the resonance unit after the liquid is dispensed. The mass sensor 2 includes a fixed part 204, a vibration plate 203 at least a part of which is fixed to the fixed part 204, a piezoelectric element 202 bonded to the vibration plate 203, and a vessel installation part 205 supported by the vibration plate 203 and configured to be able to install the reaction vessel 105. The resonance frequency f of the resonance part 207 composed of the piezoelectric element 202, the vibration plate 203, the vessel installation part 205, and the reaction vessel 105 changes depending on the mass of the liquid dispensed into the reaction vessel 105, so the control part 206 can detect the mass of the dispensed liquid and detect an abnormality by detecting this change in the resonance frequency f. With this configuration, even if there is manufacturing variation in the reaction vessel 105, it is possible to accurately measure the mass of the dispensed liquid without being affected by it.

以上説明したように、第1の実施の形態の自動分析装置1及び質量センサ2によれば、既定の分注量の検体及び試料を正確に分注して、分析結果の信頼性を確保することができる。 As described above, the automated analyzer 1 and mass sensor 2 of the first embodiment can accurately dispense a predetermined amount of specimen and sample, ensuring the reliability of the analysis results.

[第2の実施の形態]
次に、図5を参照して、第2の実施の形態に係る自動分析装置を説明する。第2の実施の形態の自動分析装置1は、全体構成については第1の実施の形態と同様であってよく(図1)、質量センサ2の構造も同一であってよい(図2)。ただし、この第2の実施の形態の自動分析装置1は、反応容器105へ分注された液体の質量の測定動作において、第1の実施の形態と異なっている。具体的に、この第2の実施の形態の自動分析装置1では、一の反応容器105への液体(検体及び試薬)の吐出が複数回に亘り実施され、その吐出動作毎の液体の吐出質量が正常であるかが判定される。
[Second embodiment]
Next, an automatic analyzer according to a second embodiment will be described with reference to Fig. 5. The automatic analyzer 1 according to the second embodiment may have the same overall configuration as that of the first embodiment (Fig. 1), and the structure of the mass sensor 2 may also be the same (Fig. 2). However, the automatic analyzer 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the operation of measuring the mass of the liquid dispensed into the reaction vessel 105. Specifically, in the automatic analyzer 1 according to the second embodiment, the liquid (sample and reagent) is discharged into one reaction vessel 105 multiple times, and it is determined whether the discharged mass of the liquid for each discharge operation is normal.

図5のフローチャートを参照して、第2の実施の形態の自動分析装置1における、反応容器105へ分注された液体の質量の測定動作を説明する。ステップS401~405は、第1の実施の形態のステップS301~305と同一であるので、重複する説明はここでは省略する。 The operation of measuring the mass of liquid dispensed into the reaction vessel 105 in the automated analyzer 1 of the second embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. 5. Steps S401 to S405 are the same as steps S301 to S305 in the first embodiment, so duplicated explanations will be omitted here.

ステップS406で、質量センサ2に搭載されている一の反応容器105への複数の吐出動作が一部終了しておらず、吐出すべき液体が残っている場合には(NO)、ステップS407に移行し、前回の計測における共振周波数f2がf1に置き換えられる(すなわち、前回の吐出・質量測定における吐出動作後の共振周波数f2が、次の測定においては、吐出動作前における共振周波数f1に設定される)。 In step S406, if some of the multiple discharge operations into one reaction vessel 105 mounted on the mass sensor 2 have not been completed and liquid to be discharged remains (NO), the process proceeds to step S407, where the resonance frequency f2 in the previous measurement is replaced with f1 (i.e., the resonance frequency f2 after the discharge operation in the previous discharge/mass measurement is set to the resonance frequency f1 before the discharge operation in the next measurement).

続いて、ステップS403において、反応容器105に対し新たな液体の吐出が実行され、その吐出後の共振周波数f2が改めて測定される(ステップS404)。そして、ステップS407で設定された共振周波数f1(新たな吐出動作前)と、新たに得られた共振周波数f2とに基づいて、新たな吐出動作における液体の吐出質量が算出される(ステップS405)。以上を規定の複数回の吐出動作が終了するまで繰り返す。 Next, in step S403, a new liquid is ejected into the reaction vessel 105, and the resonant frequency f2 after the ejection is measured again (step S404). Then, based on the resonant frequency f1 (before the new ejection operation) set in step S407 and the newly obtained resonant frequency f2, the ejection mass of the liquid in the new ejection operation is calculated (step S405). The above is repeated until the specified number of ejection operations is completed.

以上説明したように、第2の実施の形態の自動分析装置1では、一の反応容器105への吐出動作が複数回に亘り実行され、その複数回の吐出動作毎の吐出質量が質量センサ2により計測される。従って、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が得られることに加え、複数回の吐出動作の各々が管理されるため、より吐出動作を正確に管理することができる。 As described above, in the second embodiment of the automated analyzer 1, the dispensing operation into one reaction vessel 105 is performed multiple times, and the dispensing mass for each of the multiple dispensing operations is measured by the mass sensor 2. Therefore, according to the second embodiment, in addition to obtaining the same effect as the first embodiment, each of the multiple dispensing operations is managed, so that the dispensing operations can be managed more accurately.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.

1…自動分析装置
2…質量センサ
101…試薬容器
102…試薬ディスク
103…検体容器
104…検体ディスク
105…反応容器
106…インキュベータ
107…反応容器トレイ
108…グリッパ
109…検出ユニット
110…反応容器廃棄口
111…分注機構
112…吐出位置
117…洗浄槽
201…吐出液体
202…圧電素子
203…振動板
204…固定部
205…容器設置部
206…制御部
207…共振部
1...automatic analyzer 2...mass sensor 101...reagent container 102...reagent disk 103...specimen container 104...specimen disk 105...reaction container 106...incubator 107...reaction container tray 108...gripper 109...detection unit 110...reaction container disposal port 111...dispensing mechanism 112...discharge position 117...washing tank 201...discharge liquid 202...piezoelectric element 203...vibration plate 204...fixing section 205...container installation section 206...control section 207...resonation section

Claims (12)

試薬を格納する試薬容器を保持する試薬保持部と、
検体を格納する検体容器を保持する検体保持部と、
前記試薬及び前記検体を反応容器に分注する分注機構と、
前記反応容器の質量を測定する質量センサと
を備え、
前記質量センサは、
固定部と、
前記固定部に少なくとも一部が固定される振動板と、
前記振動板に接合される圧電素子と、
前記振動板に支持され測定対象の液体が吐出される前記反応容器を設置可能に構成された容器設置部と
を備えたことを特徴とする自動分析装置。
a reagent container for storing a reagent;
a specimen holder for holding a specimen container for storing a specimen;
a dispensing mechanism that dispenses the reagent and the sample into a reaction vessel;
a mass sensor for measuring a mass of the reaction vessel;
The mass sensor includes:
A fixed portion;
A diaphragm at least a portion of which is fixed to the fixing portion;
A piezoelectric element bonded to the vibration plate;
a container installation section configured to be capable of installing the reaction container supported by the vibration plate and into which a liquid to be measured is discharged.
前記振動板、前記容器設置部、及び前記反応容器から共振部が構成され、
前記液体の前記反応容器への吐出前の時点の前記共振部の第1の共振周波数と、
前記液体の前記反応容器への吐出後の時点の前記共振部の第2の共振周波数と
に基づいて前記反応容器内に吐出された液体の質量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の自動分析装置。
a resonance unit is configured by the diaphragm, the container installation unit, and the reaction container,
a first resonant frequency of the resonator before the liquid is dispensed into the reaction vessel;
2. The automatic analyzer according to claim 1, further comprising a step of calculating a mass of the liquid dispensed into the reaction vessel based on a second resonant frequency of the resonating section at a time point after the liquid is dispensed into the reaction vessel.
前記分注機構は、一の前記反応容器に対し、複数回の吐出動作を実行すると共に、前記質量センサは、前記一の吐出動作毎に前記反応容器の質量を測定し、
前記質量センサは、前記複数回の吐出動作のうちの一の吐出動作毎に、前回の前記第2の共振周波数を前記第1の共振周波数に設定し、新たな吐出動作後において測定された前記共振周波数を第2の共振周波数に設定する、請求項2に記載の自動分析装置。
the dispensing mechanism executes a plurality of dispensing operations for one of the reaction vessels, and the mass sensor measures a mass of the reaction vessel for each of the dispensing operations;
3. The automated analyzer according to claim 2, wherein the mass sensor sets the previous second resonant frequency to the first resonant frequency for each of the plurality of ejection operations, and sets the resonant frequency measured after a new ejection operation to the second resonant frequency.
前記振動板は円板状であり、
前記固定部は、前記振動板の外周部の少なくとも一部を固定する、請求項1に記載の自動分析装置。
The diaphragm is disk-shaped,
The automated analyzer according to claim 1 , wherein the fixing portion fixes at least a portion of an outer periphery of the diaphragm.
前記容器設置部は前記振動板の略中央に固定される
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の自動分析装置。
5. The automatic analyzer according to claim 1, wherein the container mounting portion is fixed to approximately the center of the vibration plate.
前記容器設置部は、前記圧電素子に所定周波数の交流電圧を印加した際に前記振動板の振動振幅が略最大となる位置に固定される
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の自動分析装置。
The automatic analyzer of any one of claims 1 to 4, characterized in that the container mounting portion is fixed at a position where the vibration amplitude of the vibration plate is approximately maximum when an AC voltage of a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element.
反応容器内に吐出された液体の質量を測定する質量センサであって、
固定部と、
前記固定部に少なくとも一部が固定される振動板と、
前記振動板に接合される圧電素子と、
前記振動板に支持され試薬及び検体が吐出される反応容器を設置可能に構成された容器設置部と
を備えたことを特徴とする質量センサ。
A mass sensor for measuring a mass of a liquid discharged into a reaction vessel,
A fixed portion;
A diaphragm at least a portion of which is fixed to the fixing portion;
A piezoelectric element bonded to the vibration plate;
a container installation section supported by the vibration plate and configured to be capable of installing a reaction container into which a reagent and a sample are discharged.
前記振動板、前記容器設置部、前記反応容器から共振部が形成され、
前記液体の前記反応容器への吐出前の時点の前記共振部の第1の共振周波数と、
前記液体の前記反応容器への吐出後の時点の前記共振部の第2の共振周波数と
に基づいて前記反応容器内に吐出された液体の質量を算出する
ことを特徴とする請求項7に記載の質量センサ。
a resonance section is formed by the diaphragm, the container installation section, and the reaction container,
a first resonant frequency of the resonator before the liquid is dispensed into the reaction vessel;
8. The mass sensor according to claim 7, wherein a mass of the liquid dispensed into the reaction vessel is calculated based on a second resonance frequency of the resonating portion at a time point after the liquid is dispensed into the reaction vessel.
分注機構は、一の前記反応容器に対し、複数回の吐出動作を実行すると共に、前記質量センサは、前記一の吐出動作毎に前記反応容器の質量を測定し、
前記質量センサは、前記複数回の吐出動作のうちの一の吐出動作毎に、前回の前記第2の共振周波数を前記第1の共振周波数に設定し、新たな吐出動作後において測定された前記共振周波数を第2の共振周波数に設定する、請求項8に記載の質量センサ。
the dispensing mechanism executes a plurality of dispensing operations for one of the reaction vessels, and the mass sensor measures a mass of the reaction vessel for each of the dispensing operations;
9. The mass sensor according to claim 8, wherein, for each ejection operation among the plurality of ejection operations, the mass sensor sets the previous second resonant frequency to the first resonant frequency, and sets the resonant frequency measured after a new ejection operation to the second resonant frequency.
前記振動板は円板状であり、
前記固定部は、前記振動板の外周部の少なくとも一部を固定する、請求項7に記載の質量センサ。
The diaphragm is disk-shaped,
The mass sensor according to claim 7 , wherein the fixing portion fixes at least a part of an outer periphery of the diaphragm.
前記容器設置部は前記振動板の略中央に固定される
ことを特徴とする請求項7~10のいずれか1項に記載の質量センサ。
The mass sensor according to any one of claims 7 to 10, wherein the container installation portion is fixed to approximately the center of the vibration plate.
前記容器設置部は、前記圧電素子に所定周波数の交流電圧を印加した際に前記振動板の振動振幅が略最大となる位置に固定される
ことを特徴とする請求項7~10のいずれか1項に記載の質量センサ。
The mass sensor according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the container installation portion is fixed at a position where the vibration amplitude of the vibration plate is approximately maximum when an AC voltage of a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element.
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